教室照明设计.doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业教室照明节能系统的设计教室照明节能系统的设计摘要随着我国经济的快速增长,能源需求的大幅增加,能源供需矛盾突出,因此,对教学楼照明节能的研究有很大的潜力和现实意义。既能节约能源,又能节约资本,是本设计的主要目的。本系统以单片机为控制中心,兼用 LCD 显示教室内人数、系统时间、楼门开启时间和楼门关闭时间。本系统分为自动模式和手动模式,自动模式是通过键盘设定楼门开启和关闭时间,根据作息时间、教室里的人数和光照情况自动控制教室灯的亮灭;手动模式是不考虑光照强度、人数和作息时间,人为地控制教室灯的亮灭。同时,本系统还具有定时报警的功能,可以在楼门关闭时间快要到
2、达时,提醒上自习的人赶快离开, 从而符合照明节能这一要求。 本系统以 89S52 单片机为控制核心,由 DYP-ME003 进行人数统计,光线传感器检测教室内的光照强度,时钟芯片DS1302 提供了系统的时钟和日期,键盘由五个按键组成,分别用于选择自动模式或手动模式,也用于校正时钟、日期和调整楼门开启时间、楼门关闭时间。本系统电路结构简单,原理清晰,应用性比较强,性价比高,可扩展性比较强,可以被广泛应用于实际。关键词关键词:单片机;照明节能;光照强度;人数统计精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业Design of classroom lighti
3、ng energy saving systemAbstractAs Chinas rapid economic growth, substantial increase in energy demand, energysupply and demand contradiction highlights, so that lighting in the building for researchhas great potential of energy-saving and practical significance. Both conservation ofenergy and conser
4、vation of capital, is the main purpose of this design. This system bysingle-chip computer control center, and LCD shows number of classroom, system time,the doors opening time and the doors closing time. The system is divided into automaticmode and manual mode, automatic mode through the keyboard to
5、 set the doors openingand closing time, according to schedule, the number of classrooms and lighting controllamp light out of the classroom; manual mode does not take into account light intensity,number and time to relax, to artificially control lamp light out of the classroom. At thesame time, this
6、 system also features timing alarm function, can the doors when closingtime is reached, reminded the people get out of study hall, so as to meet the lightingrequirements. 89S52 microcontroller to control the core of the system, statistics by theDYP-ME003, the light sensor to detect light intensity w
7、ithin the classroom, provides thesystem clock and date clock chip DS1302, keyboard is made up of five keys, to selectautomatic mode or manual mode, respectively, for correction of clock, date and also adjustthe door opening time, the door closing time. Circuits of the system structure is simple, the
8、principle clearly applied strong, cost-effective scalability, strong, can be widely used inactual.Keywords: Single-chip microcomputer ; lighting energy ; light intensity ; demographics精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业目目录录1 绪论.错误!未定义书签。错误!未定义书签。1.1 研究的意义和目的.错误!未定义书签。错误!未定义书签。1.2 课题的任务和要求.错误!未定义书签。错误!未定义书签。1.3 单片
9、机的简介及在系统中的应用.错误!未定义书签。错误!未定义书签。1.4 本文的内容安排.错误!未定义书签。错误!未定义书签。2 教室照明节能系统的总体方案设计.错误!未定义书签。错误!未定义书签。2.1 总体方案设计.错误!未定义书签。错误!未定义书签。2.1.1 人数统计传感器的介绍.错误!未定义书签。错误!未定义书签。2.1.2 光线传感器的介绍.错误!未定义书签。错误!未定义书签。2.1.3 系统方案.错误!未定义书签。错误!未定义书签。2.2 教室照明节能系统的硬件设计.错误!未定义书签。错误!未定义书签。2.3 教室照明节能系统的软件设计.错误!未定义书签。错误!未定义书签。3 教室照
10、明节能系统的硬件设计.错误!未定义书签。错误!未定义书签。3.1 单片机电路.错误!未定义书签。错误!未定义书签。3.1.1AT89S52 单片机的简介.错误!未定义书签。错误!未定义书签。3.1.2 单片机内部时钟电路.错误!未定义书签。错误!未定义书签。3.1.3 单片机复位电路.错误!未定义书签。错误!未定义书签。3.2 时钟电路.错误!未定义书签。错误!未定义书签。3.3 传感器电路.错误!未定义书签。错误!未定义书签。3.3.1 人数统计电路.错误!未定义书签。错误!未定义书签。3.3.2 光强检测电路.错误!未定义书签。错误!未定义书签。3.4 键盘电路.错误!未定义书签。错误!未
11、定义书签。3.5 1602LCD 显示电路.错误!未定义书签。错误!未定义书签。3.6 报警电路.错误!未定义书签。错误!未定义书签。3.7 灯控制电路.错误!未定义书签。错误!未定义书签。4 教室照明节能系统的软件设计.错误!未定义书签。错误!未定义书签。4.1 主程序设计.错误!未定义书签。错误!未定义书签。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业4.2 子程序设计.错误!未定义书签。错误!未定义书签。4.2.1 键盘程序.错误!未定义书签。错误!未定义书签。4.2.2 显示程序.错误!未定义书签。错误!未定义书签。4.2.3 人数统计程序.错误!未定义书签。错误!未定义书签。4.2.4
12、 报警程序.错误!未定义书签。错误!未定义书签。5 系统调试与分析.错误!未定义书签。错误!未定义书签。5.1 单片机仿真系统介绍及调试.错误!未定义书签。错误!未定义书签。5.2 教室照明节能系统的硬件调试.错误!未定义书签。错误!未定义书签。5.3 教室照明节能报警系统的软硬件联调.错误!未定义书签。错误!未定义书签。结论.错误!未定义书签。错误!未定义书签。参考文献.错误!未定义书签。错误!未定义书签。致谢.错误!未定义书签。错误!未定义书签。附录 元器件清单.错误!未定义书签。错误!未定义书签。附录 整体电路图.错误!未定义书签。错误!未定义书签。附录 程序清单.错误!未定义书签。错误
13、!未定义书签。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业1绪论绪论目前,高校教室照明系统存在严重电能资源浪费现象,在这种背景下对高校教室现有的能源资源调配管理系统进行技术升级改造研究就显得非常重要。 高校教学楼照明用电的管理一般有三种模式:一是无专人管理,由学生自行控制开启与关闭;二是利用定时开关,根据作息时间开启和关闭整个教学楼的照明电源;三是由专人负责,即管理人员根据作息时间和天气情况分层送电。教室作为高校教学的重要场所,一般采用开放式管理模式为主,学生基本上无固定的班级教室,无固定的座位;而楼宇管理人员仅负责卫生或保卫工作。由于大多数人的节能意识淡薄,并且强光下人的眼睛对弱光不敏感,在自
14、然光照大于灯具光照的情况下,难以察觉到灯光的存在,因此,造成了白天长明灯,晚上无人也开灯,人少灯全开的浪费现象,这在高校司空见惯。一个教室的长明灯,看起来耗能不大,但从整个学校来看,整个社会来看,却是一个不小的数字,这是一种极大的浪费。造成电能浪费的现象除了节能意识薄弱之外,另一个重要的原因就是节能的硬件设施跟不上。据统计,我国照明用电量已占总用量的 10%12%,因此提高电能利用效率,无疑将较大幅度降低能源消耗,有效缓解目前我国电力供应紧张的局面。按照我国提出的“中国绿色照明工程” ,照明节电已成为节能的重要方面。目前的照明节能潜力很大,一般节能方案均能达到节约 20%35%,按保守的数量采
15、取 20%的计算,全国节约的电能价值可观,可想而知在国民经济中该有多大的作用。虽然教室的照明负荷在整个学校用电负荷中所占的比重不算太大, 但是由于它们的数量众多, 使用时间最长,使得它们在整个学校用电量中所占的比重一直居高不下, 因而造成的用电浪费也就十分惊人。学校作为育人之地节能之意义并不仅仅局限在节能本身,更重要的在于还能够培养学生的节能意识。 教室照明作为大学校园里用电的主要方面, 消耗了大量电能。为此,从学校的实际情况和经济利益两方面的考虑,设计与实施教室照明节能控制系统。在同时满足作息时间内、有人上自习、光照强度低三个条件下,自动开启电灯,如其中有一条件不满足,则不开启电灯。此系统在
16、充分保证教室照度的前提下,达到节能的目的。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业1.1 研究的意义和目的研究的意义和目的根据不完全统计: 80%的教学楼存在着在白天光照良好的情况下教室灯具开启和在午休时间长明灯的现象。 教室照明耗电约占学校所有耗电的 40%, 由于一些同学缺乏节能意识,教室内经常出现人走不熄灯的情况,另外,教室光线充足时,也可能会出现忘记关灯的情况,这些都会浪费电能。按照教室等公共区域的照明设计规范可知,教室照明功率密度通常按照 10W/m2进行设,也就是说如果一个标准教室按照 96 进行设计,则按照其照明系统从早晨 8点到晚上 9 点正常运行 13 个小时,每个教室每个
17、教学年度按 160kwh,整个学校共有210 间教室进行计算,如果采用相关先进控制技术手段将其照明系统的节电能力提高30%,则全年大约可以节约电能资源 2.28105kwh,如果按照单位电能 0.5 元进行计算,则全年可以节约电费额为 12 万元左右,而且上述估算分析中还没有考虑教室照明系统的线损、灯具使用寿命等因素,因此,对教室照明系统等进行节能技术升级改造,其所获得的经济效益十分可观,是学校教室建筑节能降耗研究的一个重要内容。1.2 课题的任务和要求课题的任务和要求研究主要内容:教室照明节能系统是根据作息时间、教室里的人数和光照情况自动控制教室灯的亮灭的系统,可以达到节省能源的目的。本毕业
18、设计要求设计一个教室照明节能系统。该系统由传感器电路、键盘电路、显示电路、灯控制电路和报警电路组成,其特征为:1)以 MCS-52 单片机为控制核心。2)有自动模式和手动模式。3)键盘电路用于设定作息时间和系统时间。4)传感器电路用于检测教室的光线和教室的人数。5)自动模式时教室开放时间光线暗教室有人自动开灯, 无人时发出报警信号并自动关灯。6)自动模式时晚上作息时间快到时先报警,延时 10 分钟后自动关灯,作息时间可以默认。7)显示电路显示时间和教室人数。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业1.3 单片机的简介及在系统中的应用单片机的简介及在系统中的应用是一种集成,典型的嵌入式,是采用
19、技术把具有数据处理能力的 CPURAM、多种 I/O 口和、定时器/等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的,在工业控制领域广泛应用。具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点,广泛应用于仪器仪表中。采用控制使得仪器表数字化、智能化、微型化,且功能比起采用电子或更加强大。从上世纪 80 年代,由当时的 4 位、8 位,发展到现在的 32 位 300M 的高速单片机。硬件特性:1)主流包括、4KB 的 ROM、128 B 容量的 RAM、 2 个 16 位定时/、4 个 8 位、全双工串口行口、ADC/DAC、SPI、I2C、ISP、IAP。2)系统结构简单,使用方便,实
20、现模块化;3)可靠性高,可工作到 106 107 小时无故障;4)处理功能强,速度快。5)低电压,低功耗,便于生产便携式产品6)控制功能强7)环境适应能力强。单片机对系统中的传感器电路、 键盘电路和时钟电路等输出的信号进行集中地处理和执行,来控制显示电路、灯控制电路和报警电路等有序地运行。1.4 本文的内容安排本文的内容安排本文共5章,主要内容为教室照明节能系统的设计,各章内容如下:第1章为绪论,主要介绍了教室照明节能系统的课题意义和目的、任务和要求及单片机的简介和在系统中的应用。第2章为教室照明节能系统的总体方案设计,主要介绍了本设计的软件和硬件的总体设计。第3章为教室照明节能系统的硬件设计
21、,本部分详细介绍了各个电路的组成及工作过程。第4章为教室照明节能系统的软件的软件设计,本部分对各个子程序进行了详细精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业介绍。第5章为系统的调试与分析,本部分主要介绍了软硬件的调试和联调过程。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业2教室照明节能系统的总体方案设计教室照明节能系统的总体方案设计本课题是利用单片机的运算和控制功能设计了一个教室照明节能系统, 实现了根据作息时间、教室里的人数以及光照情况自动控制教室内电灯的亮灭,达到节省能源的目的。 本章主要介绍了教室照明节能系统的方案论证和本系统所采用的软件方案以及硬件方案。2.1 总体方案设计总体方案设计2
22、.1.1 人数统计传感器的介绍人数统计传感器的介绍人数统计传感器主要是由一种高热电系数的材料,如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为 21mm 的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件,并将两个探测元件以反极性串联,以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号, 经装在探头内的场效应管放大后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离,一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜,该透镜用透明塑料制成,将透镜的上、下两部分各分成若干等份,制成一种具有特殊光学系统的透镜,它和放大电路相配合,可将信号放大70db 以上,这样就可以测出
23、1020m 范围内人的行动。被动式热释电红外探头的工作原理及特性:人体都有恒定的体温,一般在 37,所以会发出特定波长 10m 左右的红外线,被动式红外探头就是靠探测人体发射的10m 左右的红外线而进行工作的。人体发射的 10m 左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件,这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡,向外释放电荷,后续电路经检测处理后就能产生报警信号。2.1.2 光线传感器的介绍光线传感器的介绍光线传感器是利用光敏元件将光信号转换为电信号的传感器, 它的敏感波长在可见光波长附近,包括红外线波长和紫外线波长。光线传感器不只局
24、限于对光的探测,它还可以作为探测元件组成其他传感器,对许多非电量进行检测,只要将这些非电量精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业转换为光信号的变化即可。光线传感器能感应光线的明暗变化,输出微弱的电信号,通过简单电子线路放大处理,可以控制灯具的自动开关。2.1.3 系统方案系统方案根据设计任务要求,教室照明节能系统的原理框图如图2.1所示。本系统选择单片机AT89S52作为控制核心,硬件部分将由单片机电路、传感器电路、键盘电路、显示电路、灯控制电路、报警电路和时钟电路七部分组成。传感器电路中,人数的统计是通过DYP-ME003人体红外模块检测,室内的光照强度是通过光线传感器检测,检测到的信息
25、转换成数字量传送给单片机电路和显示电路。时钟电路中,由DS1302芯片提供系统所需的时钟和日期。键盘电路中,由五个按键组成,分别用于选择自动/手动模式、调整系统时间和作息时间的累加/累减。显示电路中,显示教室人数、时钟、日期、作息时间和自动/手动模式。灯控制电路中,由电磁继电器和发光二极管组成,当同时符合在作息时间内、教室内有人和光照强度低这三个条件,发光二极管被点亮,否则,发光二极管不被点亮。报警电路中,由蜂鸣器组成,当发光二极管点亮,在楼门关闭时间的提前十分钟时,蜂鸣器开始长达一分钟的连续报警。本系统综合考虑了教室有无人和光照强度以及作息时间等客观因素, 对教室的照明系统进行节能控制。图
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